Кіріспе
Байес статистикасындағы принцип. Максималды энтропия принципі жүйе туралы білімнің қазіргі күйін ең жақсы бейнелейтін ықтималдық таралымын, нақты айқындалған алдыңғы деректер (мысалы, тексерілетін ақпаратты білдіретін болжам) шеңберінде ең жоғары энтропиялы деп қарастырады. Басқаша айтқанда: ықтималдық таралымы функциясы туралы нақты айқындалған алдыңғы деректерді немесе тексерілетін ақпаратты алыңыз. Алдыңғы деректерді кодтайтын барлық мүмкін ықтималдық таралымдарының жиынтығын қарастырыңыз. Осы принцип бойынша, максималды ақпараттық энтропияға ие таралым ең дұрыс таңдау болып табылады.
The principle of maximum entropy states that the probability distribution which best represents the current state of knowledge about a system is the one with largest entropy, in the context of precisely stated prior data (such as a proposition that expresses testable information). Another way of stating this: Take precisely stated prior data or testable information about a probability distribution function. Consider the set of all trial probability distributions that would encode the prior data. According to this principle, the distribution with maximal information entropy is the best choice.
Тарих
Бұл принципті алғаш рет 1957 жылы Э.Т. Джейнс екі мақаласында жариялады, онда ол статистикалық механика мен ақпарат теориясы арасындағы табиғи байланысқа ерекше назар бөлді. Атап айтқанда, Джейнс статистикалық механикадағы Гиббс әдісінің неге жұмыс істейтініне жаңа және өте жалпы түсіндірме берді. Ол статистикалық механиканың энтропиясы мен ақпарат теориясының ақпараттық энтропиясының мәні жақын екенін айтты. Осыған байланысты, статистикалық механиканы логикалық қорытынды шығару және ақпарат теориясының жалпы құралының нақты бір қолданылуы ретінде қарастыру керек.
Шолу
Көптеген практикалық жағдайларда, берілген алдыңғы деректер немесе тексерілетін ақпарат, сұраныстағы ықтималдық үлестірімімен байланысты сақталған шамалар жиынтығы (кейбір момент функцияларының орташа мәндері) арқылы беріледі. Бұл энтропияның ең жоғары принципінің статистикалық термодинамикада ең көп қолданылатын тәсілі. Тағы бір мүмкіндік – ықтималдық үлестіріміне белгілі бір симметрияларды қою. Сақталған шамалар мен сәйкес симметриялық топтар арасындағы эквиваленттілік, осы екі тәсіл үшін максималды энтропия әдісінде тексерілетін ақпаратты анықтаудың ұқсас эквиваленттілігін білдіреді. Максималды энтропия принципі әртүрлі әдістермен, атап айтқанда статистикалық механика және логикалық қорытындылар арқылы алынған ықтималдықтардың бірегейлігі мен дұрыстығын қамтамасыз ету үшін де қажет. Максималды энтропия принципі алдыңғы деректердің әртүрлі формаларын пайдаланудағы біздің еркіндігімізді нақтылайды. Арнайы жағдайда біртекті алдын ала ықтималдық тығыздығы (Лапластың бейтараптық принципі, кейде жеткіліксіз себеп принципі деп аталады) қабылдануы мүмкін. Осылайша, максималды энтропия принципі классикалық статистиканың әдеттегі қорытындылау әдістерін қарастырудың балама тәсілі ғана емес, сонымен қатар осы әдістердің маңызды тұжырымдық кеңейтілуін білдіреді. Дегенмен, бұл мәлімдемелер термодинамикалық жүйелерді статистикалық жиын ретінде қарастыру үшін оларды эргодикалық екенін көрсетудің қажеті жоқ екенін білдірмейді. Жай тілде, максималды энтропия принципі эпистемологиялық қарапайымдылықты немесе ең жоғары білімсіздік туралы талапты білдіреді деуге болады. Таңдалған үлестірім – бұл берілген алдыңғы деректерден тыс ақпаратқа ең аз үміттенетін, яғни берілген алдыңғы деректерден тыс білімсіздікті ең көп мойындайтын үлестірім.
Бұрынғы ықтималдықтар
Ең жоғарғы энтропия принципі Бейестік қорытындылау үшін алдын ала ықтималдық үлестірілімдерін алу үшін жиі қолданылады. Джейнс осы тәсілді ынталы түрде қолдады, максималды энтропиялық үлестірілім ең аз ақпаратты қамтитын үлестірілім екенін айтты. Қазіргі кезде көптеген зерттеулер максималды энтропиялық алдын ала ықтималдықтарды анықтау және арналық кодтаумен байланысына арналған.
Кейінгі ықтималдықтар
Максималды энтропия радикалдық ықтималдық үшін жеткілікті жаңарту қағидасы болып табылады. Ричард Джеффридің ықтималдық кинематикасы – максималды энтропиялық қорытындының ерекше жағдайы. Дегенмен, максималды энтропия барлық осындай жеткілікті жаңарту қағидаларын толық қамтымайды.
Максималды энтропия модельдері
Сонымен қатар, бұл принцип көбінесе модельді нақтылау үшін қолданылады: мұндай жағдайда, байқалған деректердің өзі тексерілетін ақпарат ретінде қарастырылады. Мұндай модельдер табиғи тілді өңдеу саласында кеңінен қолданылады. Мысалы, логистикалық регрессия – тәуелсіз байқаулар үшін максималды энтропия жіктегішімен сәйкес келетін модель.